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BRPI0901809A2 - pás de turbina eólica com ponteiras retorcidas e cÈnicas - Google Patents

pás de turbina eólica com ponteiras retorcidas e cÈnicas Download PDF

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BRPI0901809A2
BRPI0901809A2 BRPI0901809-3A BRPI0901809A BRPI0901809A2 BR PI0901809 A2 BRPI0901809 A2 BR PI0901809A2 BR PI0901809 A BRPI0901809 A BR PI0901809A BR PI0901809 A2 BRPI0901809 A2 BR PI0901809A2
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BR
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propeller blade
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Prior art date
Application number
BRPI0901809-3A
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English (en)
Inventor
Stefan Herr
Kevin R Kirtley
Kevin W Kinzie
Brandon S Gerber
Kevin J Standish
Benoit P Petitjean
Original Assignee
Gen Electric
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Publication date
Application filed by Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of BRPI0901809A2 publication Critical patent/BRPI0901809A2/pt
Publication of BRPI0901809B1 publication Critical patent/BRPI0901809B1/pt

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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • F03D1/0608Rotors characterised by their aerodynamic shape
    • F03D1/0633Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades
    • F03D1/0641Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades of the section profile of the blades, i.e. aerofoil profile
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
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    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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Abstract

Pás de turbina sólica com ponteiras retorcidas e cónicas. Uma pá de hélice 10, para uma turbina eálica 2, inclui um retorcimento total para trás entre aproximadamente 6 e aproximadamente 15 graus entre os aproximadamente 1 por cento e 10 por cento mais extremos do raio do rotor da pá de hélice; e uma mudança total da corda normalizada entre aproximadamente um por cento e aproximadamente dois por cento aplicado entre os aproximadamente 1 pode cento e os aproximadamente dez por cento da porção mais externa do raio do rotor da pá de hélice.

Description

Pás de turbina eólica com ponteiras retorcidas e cônicas.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
CAMPO TÉCNICO
A matéria em objeto aqui descrita se refere, em geral, asuperfícies de reação fluida com estruturas específicas das pás de hélice e, mais emparticular, às turbinas eólicas que apresentam pás com ponteiras retorcidas e cônicas ouafuniladas.
ESTADO DA ARTE RELACIONADO
Uma turbina eólica é uma máquina destinada a converter aenergia cinética do vento em energia mecânica. Caso a energia mecânica sejadiretamente empregada pelo maquinário, tal como em uma bomba de água ou em ummoinho, então a turbina eólica pode ser chamada de um moinho de vento. De uma formasimilar, e caso a energia mecânica,1 seja convertida em eletricidade, então a máquinatambém poderia ser denominada como um gerador eólico ou então como uma usinaeólica de energia.
As turbinas eólicas tipicamente são divididas de acordo como eixo, vertical ou horizontal, ao redor dos quais giras as suas pás de hélice. Um assimchamado gerador eólico de eixo horizontal é esquematicamente ilustrado na figura 1 e écomercialmente disponibilizado pela General Electric Company. Esta configuração emparticular para uma turbina eólica 2 inclui uma torre 4 a qual suporta uma nacela 6 queencerra um trem de acionamento 8. As pás 10 são dispostas sobre um cubo de modo aformar o "rotor" em uma das extremidades do trem de acionamento 8, do lado de fora danacela 6. As pás rotatórias 10 movimentam a caixa de engrenagens 12 ligada a umgerador elétrico 14, disposto na outra extremidade do trem de acionamento 8, dispostana parte interna da nacela 6 juntamente com um sistema de controle 16 o qual recebesinais por parte de um anemômetro 18.
As pás 10 geram sustentação e capturam o momento apartir do ar que se move, ou seja, elas transmitem para o rotor conforme as pás girampelo "plano do rotor". Cada uma das pás de hélice tipicamente fixada em suaextremidade de "raiz" e então se "dissemina" ou projeta radialmente para fora até umaextremidade, a "ponteira". A frente, ou o "bordo de ataque", da pá se conecta com ospontos mais avançados da pá de hélice que primeiramente entram em contato com o ar.A traseira, ou "bordo de fuga", da pá é onde o fluxo de ar que foi separado pelo bordo deataque se reúne após passar por sobre as superfícies de sucção e de pressão da pá. A"linha de corda" liga os bordos de ataque de fuga da pá na direção do fluxo de ar típicoatravés da pá. O comprimento da linha de corda é simplesmente conhecido por "corda".
As extremidades mais distantes das pás 10 são chamadasde "ponteiras" e a distância desde a ponteira até a raiz, na extremidade oposta da pá dehélice, é chamada de "envergadura". Uma vez que a raiz da pá de hélice 10 é deslocadado centro de rotação da pá quando esta está conectada no cubo, a distância entre ocentro de rotação da pá de hélice 10 até a ponteira é referida como o "raio do rotor" eaqui designada pela letra "R". Uma vez que diversas pás 10 mudam a sua corda atravésda envergadura (e o correspondente raio do rotor), o comprimento da corda é referidocomo a "corda da raiz", próxima da raiz, e a "corda da ponteira" próxima da ponteira dapá de hélice. O formato resultante da pá 10, quando vista de forma perpendicular emrelação a direção do fluxo, é chamado de "plataforma". A espessura da pá 10 variaatravés da plataforma, e o termo "espessura" é tipicamente empregado para descrever a distância máxima entre a superfície de sucção de baixa pressão e a superfície de altapressão do lado oposto da pá para qualquer linha de corda em particular.
O "ângulo de ataque" é um termo que é usado paradescrever o ângulo entre a linha de corda da pá 10 e o vetor que representa omovimento relativo entre a pá e o ar. O "passo" se refere a rotação do ângulo de ataque
do toda a pá 10, para dentro ou para fora do vento, de modo a controlar a velocidade derotação e/ou a absorção da energia do vento. Por exemplo, mudar o passo da pá na"direção do vento" [toward feather = virar as bordas das pás das hélices, no sentido dovento, para reduzir o empuxo] significa girar o bordo de ataque da pá de hélice 10 para ovento, enquanto que mudar o passo da pá na "direção de perda de sustentação" [towardstall] significa girar o bordo de ataque da pá de hélice para fora do vento.
Uma vez que a velocidade das pás 10, em relação ao ar,aumenta ao longo da envergadura das pás rotatórias, o formato das pás é tipicamenteretorcido de modo a manter um ângulo de ataque geralmente consistente na maioria dospontos ao longo da envergadura da pá. Por exemplo, a figura 2 ilustra uma distribuição20 convencional do retorcimento da pá de hélice, mostrando o ângulo de "retorção" 0 daspás 10 em graus no eixo vertical. O eixo horizontal na figura 2 mostra a distâncianormalizada para além do centro de rotação da pá de hélice 10 ao longo do cubo do daenvergadura da pá, "r/R" se refere aqui ao "percentual do raio do rotor". Devido aotamanho relativamente do cubo em comparação com o comprimento das pás 10, este"percentual do raio do rotor" também pode ser aproximado conforme a distâncianormalizada a partir do início da raiz da pá de hélice, ou "percentual da envergadura", aoinvés de partindo do centro de rotação da pá de hélice.
Os valores positivos para o ângulo de retorção 9 nestasfiguras indica que a pá 10 está retorcida na direção do vento, enquanto que os valoresnegativos indicam que a pá de hélice está retorcida na direção de stall. O ângulo deretorção 0 geralmente começa com uma valor muito positivo (na direção do vento) eentão "gira" na direção de stall na direção para fora ao longo da envergadura da pá dehélice. Quando o ângulo de retorção é girado na direção do vento e mudança é chamadade "torcida para trás" [backward twisf]. Um valor zero para o ângulo de retorção 0 indicaque a porção da pá de hélice 10 se encontra no plano do rotor quando a pá é disposta norotor 8 com um passo zero.
A figura 3 é uma porção ampliada da distribuição doretorcimento 20 mostrada na figura 2, na qual toda a pá 10 também teve o seu passoavançado para a frente. Uma vez que a figura 3 mostra a distribuição de retorção de umaporção externa da pá de hélice 10 próxima da ponteira, esta também é chamada como a"distribuição de retorção da ponteira". A figura 3 corresponde aos seguintes dadosnuméricos:
<table>table see original document page 4</column></row><table>
Contudo, outras distribuições do retorcimento da ponteiratambém foram publicadas, Por exemplo, a publicação intitulada "Design of taperedtwisted blade for the NREL combined experiment rotor" [Desenho para uma pá de hélicecônica e retorcida para o rotor NREL combinado experimental] de número NREL/SR-500-26173 (abril de 1999) ilustra uma distribuição do retorcimento o qual é negativo a partirde cerca de 75 % da envergadura da ponteira da pá.
As performances para o ruído e a potência das pás 10 deturbinas eólicas dependem, em parte, do desenvolvimento do vórtice na ponteira da pá.Foram propostas diversas técnicas para controlar este desenvolvimento do vórtice. Porexemplo, o pedido de patente americano, também de propriedade da presentedepositante, com número de série US 11/827.532 (registro do advogado No. 225992),depositado em 12 de julho de 2007, descreve uma pá de hélice de uma turbina eólicaapresentando um sistema de quebra do vórtice para reduzir o ruído. Ao mesmo tempoem que o desenvolvimento do vórtice pode, em geral, ser reduzido para minimizar acarga aerodinâmica na ponteira da pá de hélice, a assim chamada "descarga daponteira" tipicamente leva a uma significativa redução na potência que é produzida pelapá de hélice.
Os problemas e as vantagens de tal não carga na ponteiratambém podem ser conseguidos através da redução da corda próxima da ponteira. Porexemplo, a figura 7 é um gráfico da corda "c" como um percentual do raio total do rotor"R" (também referido como "c/R" ou "corda normalizada") em função do raio do rotornormalizado para a pá de hélice convencional de uma turbina supra descrita com relaçãoas figuras 2 e 3. A "distribuição da corda da ponteira" 22, ilustrada na figura 7,corresponde as seguintes dados:
r/R c/R - 22
95,56 % 1,95 %
96,00 % 1,94 %
96,80% 1,92%
97,40 % 1,90 %
98,06% 1.88%
98,56% 1,85%
99,06% 1,79%
99,56% 1,52%
100,00% 0,70%
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
Estes e outros problemas associados com tais soluçõesconvencionais são aqui tratados através da previsão, em diversas das formas derealização, de uma pá de hélice para uma turbina eólica a qual inclui uma torcida paratrás [backward twist] entre aproximadamente 6 e aproximadamente 15 graus entre opercentual externo de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 por cento do raio derotor de uma pá de hélice; e uma mudança na corda total normalizada entreaproximadamente um por cento e aproximadamente dois por cento entre osaproximadamente 1 e aproximadamente 10 por cento mais externos do raio do rotor dapá de hélice.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Diversos aspectos desta tecnologia serão ora descritos comreferência as seguintes figuras ("figs"), as quais não são necessariamente desenhos emescala, mas que usam os mesmos numerais de referência para indicar partescorrespondentes em todas as diversas vistas.
- A figura 1 é uma vista lateral esquemática de um gerador eólico convencional;
- A figura 2 é um gráfico ilustrando uma distribuição convencional do retorcimento paraa pá de hélice da figura 1;
- A figura 3 é um gráfico ilustrando uma distribuição convencional do retorcimento daponteira da figura 2;
- A figura 4 é um gráfico ilustrando a distribuição convencional do retorcimento dafigura 2 e outra distribuição do retorcimento da pá de hélice;
- A figura 5 é um gráfico ilustrando uma outra distribuição convencional do retorcimentoda ponteira e das faixas de tolerância para a distribuição convencional doretorcimento da ponteira da figura 3;
A figura 6 é um diagrama ilustrando diversas outras distribuições para o retorcimentoda ponteira de pás de hélice;
- A figura 7 é um gráfico ilustrando uma distribuição da corda convencional para umapá de hélice tal como mostrada na figura 1; e
A figura 8 é um gráfico ilustrando diversas outras distribuições para a ponteira da páde hélice relativas a pá de hélice mostrada na figura 1.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A figura 4 é um gráfico ilustrando a distribuição 20convencional do retorcimento da figura 2 juntamente com uma outra distribuição 30 doretorcimento da pá de hélice. As distribuições 20 e 30 do retorcimento da pá de hélicesão as mesmas exceto que na porção externa do raio do rotor da pá de hélice, próximada ponteira da pá de hélice 10, a distribuição 30 do retorcimento ilustrada em geralcorresponde aos seguintes dados numéricos:
r/R 9 - 30
0.952128 -2,40979
0,973404 - 0,28983
0,978723 0,999573
0,984043 2,292061
0,989362 3,421259
0,994681 4,220788
1 4,52427
Em comparação com a distribuição 20 do retorcimentoconvencional, a porção externa da distribuição 30 inclui uma torção total da ponteira paratrás maior que a correspondente porção na distribuição 20 do retorcimento convencional.A porção retorcida da ponteira da distribuição 30 também pode ser usada em outras pásde hélice, incluindo as pás que apresentam outras distribuições do retorcimento interno.A distribuição do retorcimento 30 também pode ser submetida a um passo.
A porção externa retorcida da ponteira para a distribuição doretorcimento 30 também pode ter uma variedade de formas. Por exemplo, a figura 5ilustra a distribuição convencional 20 do retorcimento da ponteira juntamente com umaoutra distribuição do retorcimento 31 da ponteira, na qual as pás 10 sofreram umamodificação do passo de modo que o retorcimento a 0,96 r/R do raio do rotornormalizado (cerca de 96% da envergadura total) é disposta no plano do rotorcorrespondente a zero graus de retorcimento. As linhas pontilhadas 312 e 314 na figura 5ainda ilustram as faixas de tolerância superior e inferior de aproximadamente ±1,5 grausde retorcimento para a maior parte da porção da ponteira da distribuição 31 da ponteira.A distribuição do retorcimento 31 e as faixas de tolerância 312 e 314 mostradas na figuracorrespondem aos seguintes dados numéricos:
<table>table see original document page 7</column></row><table>
Na figura 5, os limites superior e inferior de tolerância 312 e314 são ilustrados como convergindo na direção da distribuição do retorcimento atual a96 por cento do raio do rotor, sendo que a faixa de tolerância do retorcimento pode ounão ser diferente de outras porções da pá de hélice. Contudo, não é necessário que oslimites superior e inferior de tolerância 312 e 314 convirjam um para o outro ou para adistribuição do retorcimento 31, tal como ilustrado na figura 5. Além do mais, tambémpodem ser usadas outras faixas de tolerância incluindo larguras tão grandes quanto ± 3graus, ± 2 graus, e tão pequenas quanto ± 1 grau, ± 0,75 graus, ± 0,5 graus e/oucombinações entre estas. Esta e outras faixas de tolerância apropriadas também podemser expressas em termos da envergadura atual e normalizada, e/ou do percentual deretorcimento atual e normalizado.
A figura 6 ilustra diversas outras configurações para aporção externa da distribuição do retorcimento 30 junto com a distribuição doretorcimento 20 convencional, a qual corresponde aos seguintes dados numéricos:
<table>table see original document page 7</column></row><table>
Ficará claro a partir destes dados e da figura 6 que diversasdas distribuições do retorcimento das ponteiras se sobrepõem. Por exemplo, asdistribuições do retorcimento 35 e 38 incluem os mesmos dados para r/R menor que99,56 por cento.
As distribuições do retorcimento da figura 6 apresentam umretorcimento para trás total entre aproximadamente seis e quinze graus. Por exemplo, oretorcimento para trás total da distribuição 32 é de aproximadamente 6,30 grausenquanto que o retorcimento para trás total da distribuição 38 é de aproximadamente15,63 graus. Entretanto, estas e outras distribuições apropriadas do retorcimento daponteira podem ser previstas com um retorcimento total para trás entreaproximadamente seis e quinze graus. As distribuições do retorcimento da ponteiramostradas na figura 6 ocorrem pelos 4 por cento mais externos do raio do rotor da pá dehélice. Contudo, estas e outras distribuições apropriadas do retorcimento da ponteirapodem ser dispostas entre um externo e dez por cento do raio do rotor da pá de hélice,ou entre um externo e cinco por cento do raio do rotor da pá de hélice.
Em cada uma das formas de realização ilustradas na figura6, o ângulo de retorcimento 0 aumenta na ultima porção da porção externa do raio dorotor, tal como indicado pela inclinação das linhas da distribuição do retorcimento dasponteiras. Por exemplo, a inclinação da distribuição do retorcimento da ponteira, ou "taxade retorcimento" (ou índice de retorcimento ou velocidade de retorcimento) indicada pelaalteração no ângulo de retorcimento 9 com relação a raio do rotor r/R, para a distribuiçãodo retorcimento da ponteira 34 é substancialmente constante. Entretanto, a distribuiçãodo retorcimento da ponteira também pode ser curvada tal como indicado pela curvaturadas linhas de distribuição do retorcimento da ponteira com uma taxa de retorcimento queaumenta e/ou decresce por uma parte ou por toda a porção externa do raio do rotor. Porexemplo, a taxa de retorcimento da distribuição do retorcimento da ponteira 32 éaumentada em uma porção externa da distribuição ilustrada, enquanto que a taxa deretorcimento da distribuição do retorcimento da ponteira é reduzida em uma porçãoexterna da distribuição. A taxa de retorcimento da distribuição do retorcimento daponteira 35 aumenta em uma porção mais interna da distribuição, e então decai em umaporção mais externa da distribuição. Esta inclinação variável na distribuição doretorcimento da ponteira, a curvatura da distribuição do retorcimento, e a "aceleração doretorcimento" também podem ser incrementadas ou reduzidas nestas e em outrasdistribuições do retorcimento da ponteira.
As diversas distribuições do retorcimento da ponteira supradescritas oferecem uma alta performance para a potência da pá de hélice, um baixoruído relacionado, e uma menor sensibilidade à turbulência. Ao mesmo tempo em que asdistribuições típicas para trás fornecem quase a descarga total na parte mais extrema daponteira da pá de hélice 10, diversas dentre as distribuições do retorcimento da ponteirasupra descritas eliminam a carga da pá de hélice levemente para o interior da ponteiracom uma pequena ou nenhuma mudança no retorcimento na extremidade da ponteira dapá de hélice. A redução de carga benéfica da pá 10 neste terminal da extremidaderesulta em uma maior performance da potência e em uma menor produção de ruídos. Asdistribuições do retorcimento da ponteira aqui descritas também fornecem um ótimoequilíbrio entre uma redução aguda na carga aerodinâmica na parte mais extrema da páde hélice, o que tende a produzir um vórtice ruidoso na ponteira, e uma redução maisgradual na carga da pá de hélice, o que leva a uma performance não ótima da potênciapor grandes porções da pá de hélice. Além do mais, as distribuições do retorcimento daponteira aqui descritas mantém uma corda relativamente grande por uma porção maiorda pá de hélice de modo a fornecer uma maior performance de potência e uma menorsensibilidade as mudanças na velocidade do vento em influxo. Estes formatos maioresda ponteira também permitem uma maior precisão na manufatura das pás que sãomenos sensíveis do ponto de vista aerodinâmico para desvios físicos do contornoconstantes, com mais locais para os furos de frenagem e de proteção contra relâmpagosna ponteira da pá de hélice.
A figura 8 ilustra diversas distribuições para a corda daponteira em adição a distribuição 22 convencional para a corda da ponteira mostrada nafigura 7, a qual corresponde aos seguintes dados:
r/R c/R - 42 c/R - 43 c/R - 44 c/R - 45 c/R - 46 c/R - 47 c/R - 48 c/R - 22
92,76 % 2,06 % 2,06 % 2,06 % 2,06 % 2,06 % 2,06 % 2,06 % 2,06 %
95,56 % 1,95 % 1,95 % 1,95% 1,95 % 1,95 % 1,95 % 1,95 % 1,95 %
96,00 % 1,94 % 1,94% 1,94 % 1,94 % 1,94 % 1,94 % 1,94% 1,94 %
96,80 % 1,88 % 1,89 % 1,91 % 1,88 % 1,89% 1,92% 1,92 % 1,92 %
97,40 % 1,64 % 1,69 % 1,85% 1,76 % 1,79% 1,90% 1,90 % 1,90 %
98,06 % 1,23 % 1,35% 1,63 % 1,58% 1,64 % 1,88% 1,89 % 1,88%
98,56 % 0,83 % 1,01 % 1,30% 1,33 % 1,43 % 1,80 % 1,82 % 1,85 %
99,06 % 0,44 % 0,69 % 0,79 % 0,98 % 1,14% 1,55 % 1,16% 1,79%
99,56 % 0,14 % 0,43 % 0,31 % 0,55 % 0,78 % 0,97 % 1,13% 1,52 %
100,00% 0,10 % 0,40 % 0,10% 0,10 % 0,40 % 0,10 % 0,40 % 0,70 %
Ficará claro a partir destes dados e da figura 8 que diversasdentre estas distribuições da cora da ponteira se sobrepõem.
Nos quatro por cento mais externos do raio do rotor, asdistribuições da corda da ponteira de 42 a 48, e 22 da figura 8, apresentam umamudança total na corda normalizada que está entre aproximadamente 1 e dois por cento.Por exemplo, a mudança total na corda normalizada da distribuição 42 é deaproximadamente 1,84 por cento, enquanto que a mudança total na corda normalizadada distribuição 22 é de 1,24 por cento. Excluindo-se a distribuição 22 da corda daponteira convencional, as distribuições restantes da corda da ponteira mostradas nafigura 8 apresentam uma mudança total na corda da ponteira entre cerca de um e meio edois por cento, ou de 1,5 a 1,9 por cento, e mais especificamente, tal como mostrado nafigura 8, entre 1,54 e 1,84 por cento, em relação aos quatro por cento mais externos doraio do rotor.
As distribuições da corda da ponteira supra descritas comrelação a figura 8 ocorrem em relação aos quatro por cento mais externos do raio dorotor da pá de hélice. Contudo, estas e outras distribuições apropriadas do retorcimentoda ponteira podem ser dispostas entre os um e os dez por cento mais externos do raiodo rotor da pá de hélice, ou entre os um e os cinco por cento mais externos do raio dorotor da pá de hélice.
Em qualquer uma das formas de realização ilustradas nafigura 8, a corda da ponteira normalizada c/R decai pelo menos em uma parte da porçãoméis externa do raio do rotor. Esta inclinação, ou "taxa de mudança na cordanormalizada" (ou "taxa de mudança da corda" ou "velocidade de mudança da corda") doc/R com relação ao percentual do raio do rotor "r/R", pode ser substancialmenteconstante. Entretanto, a inclinação também pode aumentar e/ou reduzir em algumas ouem todas as porções externas do raio do rotor. Por exemplo, a taxa de mudança dacorda para as distribuições na corda da ponteira 22, 45, 46, 47, 48 e 49 é incrementadaem uma porção mais externa da distribuições ilustradas, enquanto que a taxa demudança da corda para as distribuições na corda da ponteira 42, 43 e 44 são reduzidasem uma porção mais externa da distribuições. De fato, a taxa de mudança da corda paraas distribuições da ponteira 42, 43 e 44 inicialmente aumenta, e então decaem, nosquatro por cento mais externos do raio do rotor.
As diversas mudanças supra descritas podem ser obtidase/ou melhoradas através do uso das distribuições da corda de 42 a 49 e 22 comquaisquer das distribuições do retorcimento da ponteira 20 e de 32 a 38 supra descritas.Por exemplo, a distribuição do retorcimento da ponteira 35 pode ser utilizada comadistribuição da corda da ponteira 49 (a qual é referida como uma "ponteira de pá dehélice de grande solidez"), ou com a distribuição da corda da ponteira 45 (a qual éreferida como um "desenho para a ponteira de uma pá de hélice para uma turbinaeólica"). A distribuição de retorcimento 38 também pode ser utilizada com a distribuiçãoda corda da ponteira 45 (a qual é referida como uma "ponteira de pá de hélice comformato de espinho") e a distribuição para o retorcimento da ponteira 37 pode ser usadacom a distribuição da corda da ponteira 44 com formas do plano em formato em cimácio(e/ou outros).
Deve ser destacado que as formas de realização aquidescritas, e em particular quaisquer das formas preferidas de realização, são meramenteexemplos das diversas implementações que foram aqui previstas de modo a fornecer umclaro entendimento dos diversos aspectos desta tecnologia. Uma pessoa com umconhecimento ordinário na arte estará apta a alterar diversas destas formas derealização sem fugir substancialmente do escopo de proteção definido exclusivamentepela construção apropriada das reivindicações que seguem.

Claims (12)

1. Pá de hélice 10, para uma turbina eólica 2, caracterizadapelo fato de compreender:um retorcimento total para trás entre aproximadamente 6 e aproximadamente 15graus aplicado nos aproximadamente 1 por cento e aproximadamente 10 por centomais extremos do raio do rotor da pá de hélice;uma mudança total na corda normalizada de aproximadamente um por cento aaproximadamente dois por cento aplicada nos aproximadamente 1 por cento eaproximadamente 10 por cento do raio do rotor da pá de hélice.
2. Pá de hélice, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato na qual o retorcimento total para trás é entre aproximadamente 6e aproximadamente 10 graus entre os aproximadamente 1 por cento e 10 por cento maisextremos do raio do rotor da pá de hélice.
3. Pá de hélice, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato na qual o retorcimento total para trás é entre aproximadamente 6e aproximadamente 15 graus entre os aproximadamente 1 por cento e 5 por cento maisextremos do raio do rotor da pá de hélice.
4. Pá de hélice, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato na qual o retorcimento total para trás é entre aproximadamente 6e aproximadamente 10 graus entre os aproximadamente 1 por cento e 5 por cento maisextremos do raio do rotor da pá de hélice.
5. Pá de hélice, de acordo com a reivindicação 4,caracterizada pelo fato na qual apresenta a seguinte distribuição do retorcimento daponteira: r/R e0,960 - 1,630,967 -0,760,974 0,990,981 2,980,986 4,400,991 5,530,996 6,17na qual "r/R" é a distancia normalizada aproximada para fora a partir do centro derotação da pá de hélice, e 9 é o ângulo aproximado do retorcimento em graus.
6. Pá de hélice, de acordo com a reivindicação 5,caracterizada pelo fato na qual a distribuição do retorcimento da ponteira aindacompreende valores 0 entre aproximadamente 6,17 graus e aproximadamente 14,0graus em um valor de r/R de aproximadamente 0,996 e aproximadamente 1,0.
7. Pá de hélice, de acordo com a reivindicação 5,caracterizada pelo fato na qual a distribuição do retorcimento da ponteira aindacompreende valores 9 entre aproximadamente 6,17 graus e aproximadamente 14,0graus em um valor de r/R de aproximadamente 1,0.
8. Pá de hélice, de acordo com uma qualquer dentre asreivindicações de 1 a 7, caracterizada pelo fato na qual o total de mudança da cordanormalizada está entre aproximadamente 1,5 por cento e 2 por cento entre osaproximadamente 1 por cento a aproximadamente 5 por cento mais externos do raio dorotor da pá de hélice.
9. Pá de hélice, de acordo com uma qualquer dentre asreivindicações de 1 a 8, caracterizada pelo fato de apresentar uma distribuição da cordada ponteira: <table>table see original document page 13</column></row><table>na qual "r/R" é uma distância normalizada aproximada para fora a partir do centro derotação ao longo da envergadura da pá de hélice, e "c/R" é a corda "c" aproximadaexpressa como um percentual da distância para fora a partir do centro de rotação.
10. Pá de hélice, de acordo com uma qualquer dentre asreivindicações de 1 a 8, caracterizada pelo fato de apresentar uma distribuição da cordada ponteira: <table>table see original document page 13</column></row><table>na qual "c/R" é a corda "c" aproximada expressa como um percentual da distância parafora a partir do centro de rotação "R".
11. Pá de hélice, de acordo com uma qualquer dentre asreivindicações de 1 a 8, caracterizada pelo fato de apresentar uma distribuição da cordada ponteira: <table>table see original document page 14</column></row><table>na qual "c/R" é a corda "c" aproximada expressa como um percentual da distância parafora a partir do centro de rotação "R".
12. Pá de hélice, de acordo com a reivindicação 4,caracterizada pelo fato na qual apresenta a seguinte distribuição do retorcimento daponteira: <table>table see original document page 14</column></row><table>na qual "r/R" é a distancia normalizada aproximada para fora a partir do centro derotação da pá de hélice, e 9 é o ângulo aproximado do retorcimento em graus, eapresentando uma distribuição da corda da ponteira <table>table see original document page 14</column></row><table>na qual "c/R" é a corda "c" aproximada expressa como um percentual da distância parafora a partir do centro de rotação "R".
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7854595B2 (en) * 2008-07-30 2010-12-21 General Electric Company Wind turbine blade tip shapes
AU2010243283B2 (en) * 2009-04-28 2014-07-10 Atlantis Resources Corporation Pte Limited Bidirectional turbine blade
CN201865840U (zh) 2009-09-18 2011-06-15 北京希翼新兴能源科技有限公司 垂直轴风力发电机风叶及其风轮
DE102016110510A1 (de) 2016-06-07 2017-12-07 Wobben Properties Gmbh Rotorblatt einer Windenergieanlage
US20190072068A1 (en) * 2017-09-07 2019-03-07 General Electric Company Methods for Mitigating Noise during High Wind Speed Conditions of Wind Turbines
US11781522B2 (en) 2018-09-17 2023-10-10 General Electric Company Wind turbine rotor blade assembly for reduced noise
US20200102931A1 (en) * 2018-10-02 2020-04-02 Edward John Koch Wind Turbine
WO2022002333A1 (en) 2020-06-29 2022-01-06 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4324530A (en) * 1980-01-21 1982-04-13 United Technologies Corp. Helicopter blade with a tip having a selected combination of sweep, taper and anhedral to improve hover efficiency
FR2636593B1 (fr) * 1988-09-19 1990-11-23 Aerospatiale Pale pour voilure tournante d'aeronef et voilure tournante comportant une telle pale
GB9023141D0 (en) * 1990-10-24 1991-07-10 Westland Helicopters Helicopter rotor blades
CA2511052C (en) 2003-01-02 2009-07-14 Aloys Wobben Rotor blade for a wind power plant
US7118338B2 (en) 2004-06-30 2006-10-10 General Electric Company Methods and apparatus for twist bend coupled (TCB) wind turbine blades
US7344360B2 (en) 2004-09-29 2008-03-18 General Electric Company Wind turbine rotor blade with in-plane sweep and devices using same, and methods for making same
US7246998B2 (en) * 2004-11-18 2007-07-24 Sikorsky Aircraft Corporation Mission replaceable rotor blade tip section
KR100870187B1 (ko) 2004-11-30 2008-11-24 글로벌 에너지 가부시키가이샤 프로펠러 및 횡축 풍차
US7513746B2 (en) * 2005-04-21 2009-04-07 Omniwind Energy Systems Llc Windmill blade shaping and mounting to enhance performance
DK200500899A (da) 2005-06-17 2006-12-18 Lm Glasfiber As Vinge med hængslet vingetip
US8061996B2 (en) * 2008-05-30 2011-11-22 General Electric Company Wind turbine blade planforms with twisted and tapered tips

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